Uma nova publicação da Avanços Opto-Eletrônicos aborda os avanços científicos e técnicos no campo da citometria de imagem com microchip (MIC) e mostra as aplicações da citometria de imagem com microchip que podem trazer cuidados de saúde mais econômicos, fáceis de usar e acessíveis ao público.
A globalização econômica e o envelhecimento da população de muitos países do mundo geram uma enorme necessidade de testes laboratoriais rápidos e de baixo custo. Nos últimos dois anos, o mundo inteiro vem enfrentando os desafios da pandemia de COVID-19. A população geral em muitos países está realizando rotineiramente testes de ácido nucleico e/ou testes rápidos de antígenos para fins de triagem. Os profissionais de saúde precisam de ferramentas de teste de diagnóstico mais econômicas e fáceis de usar para apoiar sua prática de saúde. As agências de saúde pública também precisam de ferramentas de diagnóstico poderosas para ajudá-las a tomar decisões políticas críticas.

Em uma consulta clínica típica, os exames laboratoriais passam por procedimentos como requisição de laboratório, coleta de amostras, processamento de amostras e relatórios. O tempo médio de entrega pode variar de várias horas a vários dias. Para muitos diagnósticos e monitoramento de doenças que exigem informações instantâneas e rápida tomada de decisão, a tecnologia e o fluxo de trabalho tradicionais não podem atender efetivamente às necessidades clínicas.

Enquanto isso, existe a opção de "tira de teste rápida", como a tira de teste de antígeno COVID e a tira de teste de gravidez hCG que fornece resultados instantâneos. Essas tiras de teste rápido tornam-se uma importante ferramenta de diagnóstico para triagem e monitoramento, embora a aplicação das tiras de teste seja geralmente restrita a testes qualitativos. Além disso, devido à sua sensibilidade analítica relativamente baixa, essas tiras de teste rápido não podem detectar biomarcadores com baixa quantidade na amostra. Portanto, há uma necessidade crescente de desenvolver um instrumento de diagnóstico e reagentes quantitativos, fáceis de usar e acessíveis.

Dadas as necessidades emergentes de saúde, cientistas e engenheiros apresentam continuamente soluções de diagnóstico criativas usando uma variedade de abordagens tecnológicas. Entre essas tecnologias, a microfluídica se torna uma abordagem altamente valiosa para potencialmente atender a muitos dos requisitos. A citometria de imagem de microchip baseada em tecnologias microfluídicas é uma plataforma analítica tão inovadora que pode mudar o cenário do campo de testes de laboratório clínico.

Microchip Imaging Citometria (MIC) é uma tecnologia de plataforma que pode detectar e analisar rapidamente substâncias bioquímicas humanas, como células, proteínas e ácidos nucleicos. Os dispositivos MIC têm os atributos de portabilidade, custo-benefício e adaptabilidade, ao mesmo tempo em que fornecem medições quantitativas para atender às necessidades de testes laboratoriais em uma variedade de ambientes de saúde. Com base no uso de chips microfluídicos, o MIC requer menos amostra e pode concluir a preparação da amostra automaticamente. Portanto, eles podem fornecer resultados de testes quantitativos simplesmente usando uma amostra de picada no dedo. O consumo reduzido de reagentes e o fator de forma reduzido também ajudam a melhorar a acessibilidade e a acessibilidade dos serviços de saúde em ambientes remotos e com recursos limitados.

O artigo revisa aplicações clínicas notáveis ​​das tecnologias MIC, como monitoramento de pacientes com HIV, triagem de doença falciforme, diagnóstico de doenças infecciosas, etc. Dependendo do nível de automação e formatos de captura de imagem, os dispositivos MIC foram classificados em três abordagens:estático-fluido (SCSF), Static-chip-moving-fluid (SCMF) e Moving-chip-static-fluid (MCSF). Imagens de campo claro, imagens de fluorescência e técnicas de imagem sem lentes foram adotadas em sistemas MIC. Técnicas de aquisição de imagem, como integração de atraso de tempo e excitação codificada temporalmente, demonstraram alcançar maior sensibilidade na detecção de objetos em movimento rápido em níveis de luz baixos.

Comparado com citômetros de fluxo tradicionais, o MIC analisa objetos como células e partículas através de um canal de chip microfluídico relativamente amplo e raso. Como resultado do desenvolvimento inovador de dispositivos de sensores semicondutores e tecnologia da informação nos últimos anos, a fonte de luz e os componentes de detecção de imagem do MIC também podem alcançar um desempenho optoeletrônico mais alto.

Graças à inovação e desenvolvimento da biotecnologia, fabricação de micro-nano, materiais semicondutores, tecnologia da informação e outros campos, a MIC encontrará aplicações de testes clínicos mais importantes no futuro e promoverá o desenvolvimento de soluções mais econômicas, fáceis de usar, e testes de ponto de necessidade acessíveis.

Avanços recentes em fotônica, óptica integrada e tecnologias de imagem prometem aumentar a sensibilidade e a funcionalidade dos sistemas MIC, ao mesmo tempo em que diminuem seu tamanho e custo. As cores podem ser diferenciadas diretamente nos sensores de imagem CMOS de silício usando várias técnicas. O progresso em direção a detectores de sensibilidade mais alta também foi feito pela integração de diodos de avalanche de fóton único em CMOS padrão com sistemas microfluídicos.

O desenvolvimento de dispositivos MIC deve se concentrar nos seguintes aspectos:1) o dispositivo deve ser portátil para se adequar ao propósito de diagnóstico em vários cenários de saúde, 2) o dispositivo deve ser fácil de usar e fornecer resultados de amostra para resposta rapidamente (por exemplo, 15 minutos), 3) o conjunto microfluídico deve conter reagentes pré-carregados e ser descartável. Além disso, o desempenho analítico dos dispositivos MIC, como sensibilidade, exatidão, precisão, robustez, precisa atender a determinados requisitos de teste. No processo de projeto e desenvolvimento de instrumentos e reagentes, todos esses aspectos precisam ser considerados. Portanto, o projeto e o desenvolvimento de engenharia precisam encontrar o equilíbrio sofisticado entre complexidade, desempenho e custo, para atender às necessidades de saúde e beneficiar mais pacientes. + Explorar mais

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